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Hydraulische Steuerung für die Einlaßventile von Dampfmaschinen. Es
sind bereits hydraulische Steuerungen für die Einlaßventile von Dampfmaschinen bekannt,
bei denen die Druckflüssigkeit von einer Druckpumpe erzeugt wird, in welcher die
im Totpunkt des Pumpenkolbens bestehende Verbindung zwischen Pumpenzylinder und
-saugraum in gleichbleibenden Zeiten unterbrochen und nach regelbaren Zeiten wiederhergestellt
wird. Die Erfindung betrifft eine besondere Ausführungsart einer derartigen Steuerung,
die es ermöglicht, die Steuerungsvorrichtung entweder in der Nähe des Regelorgans
oder auch unmittelbar bei den Einlaßventilen der Dampfmaschinen anzuordnen. Die
Erfindung besteht darin, daß das die Verbindung zwischen dem Pumpenzylinder und
-saugraum steuernde Organ mittels eines schwingbaren Teils angetrieben wird, der
durch eine Regelvorrichtung eingestellt wird.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Form einiger Ausführungsbeispiele
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt hauptsächlich im Schnitt eine Einrichtung für die Steuerung
des Einlaßventils einer Dampfmaschine mit Hilfe einer verhältnismäßig langen Leitung.
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Abb. 2, 3 und 4. zeigen verschiedene Ausführungsformen des Entlastungsventils,
durch das der Füllungs- oder Schließpunkt eingestellt wird.
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Abb. 5 und 6 stellen im Schnitt Einrichtungen für schnellaufende Maschinen
dar, wobei der Pumpenmechanismus direkt auf der Ventilhaube angebracht ist, so daß
keine Rohrleitung erforderlich ist.
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Abb.7 zeigt eine Anordnung, bei welcher der Plunger, welcher das Öffnen
des Ventils veranlaßt, von einer Flüssigkeitssäule beeinflußt wird, die ihrerseits
von einem von der Maschine angetriebenen Plunger bewegt wird.
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In der Einrichtung nach Abb. i bezeichnet i ein an einem Gestell 2
befestigtes Gehäuse, 3 einen Plunger, der in einer im Innern des Gehäuses vorgesehenen
Hülse 4 hin und her gleitet, und zwar vermittels eines Plungerschaftes und einer
Kurbelwelle 5, die von der Hauptmaschine angetrieben wird. Ein Absperrkolbenventil
7, das in einer in dem Gehäuse i ausgebildeten Hülse 8 gleitet, wird mit Hilfe eines
Gliedes 9 angetrieben, das bei i o an die Plungerstange i i angelenkt ist, die in
einer Buchse 12 abgedichtet gleitet. Das Glied 9 ist andererseits bei 13 an einen
geschlitzten Hebel 14 angelenkt. Vermittels eines von der Plungerstange 6 getragenen
Stiftes 15, der in den Schlitz 16 des Hebels 14 eingreift, wird dem letzteren und
somit dem Kolbenventil 7 eine hin und her gehende B:-w.-gung erteilt. Der schwingende
Hebel 14 erhält bei 17 an einem Arm 18 seinen Drehpunkt. Dieser Arm sitzt auf einer
in Lagern 2o ruhenden Welle i g, die einen zweiten Arm 21 trägt, der in geeigneter
Weise an einem von einem Regler 23 beeinflußten Doppelhebel 22 angeschlossen ist.
Jede :ind°rung in der Umlaufgeschwindigkeit der Maschine verursacht eine Winkelbewegung
des H,3bels 23, mithin eine entsprechende Verschiebung des Gliedes 9 und daher auch
eine And°run g in der hin und her gehenden Bewegung des Kolbenventils 7 hinsichtlich
des Plungers 3. Es ist ohne weiteres klar, daß der Hebel 18 auch von Hand anstatt
durch einen Regler eingestellt werden kann.
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Der Raum 24 im Gehäuse i wirkt als Ölbehälter, und sobald der Plunger
3 in den Raum 25 des Zylinders 4 eintritt, tritt ein Flüssigkeitsdruck auf, der
sich durch die Leitung 26 in die Vorrichtung für die Ste-.ierung des Hauptventils
fortpflanzt. Um Stößt infolge des plötzlich auftretenden Druckes zu vermeiden, wird
die Stirnfläche des Plungers 3 bei 3' etwas abgeschrägt. Die Bewegung der Ölsäule
hält während des Vorwärtshubes des Plungers so lange an, bis der Kanal 26', der
in einen Ringkanal in der Hülse 8 endigt, durch das Kolbenventil 7 freigegeben wird,
so daß eine Verbindung zwischen der Leitung 26 und dem Gehäuseinnern 24 hergestellt
wird. Es ist klar, daß der Zeitraum, w a -hrend welchen der Flüs3igkeitsdruck für
das Anheben des. Hauptventils wirksam ist, von dem Voreilen des Ventils 7 hinsichtlich
des Plungers 3 abhängt, und dieses Voreilen wird von der Winkelstellung des Hebels
18 bestimmt.
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In der gezeigten Ausführung wird das Hauptventil 27 durch den Öldruck
angehoben, der durch die Leitung 26 in den unteren Teil eines Zylinders 28 geleitet
wird, in dem
ein Kolben 29 durch Einwirkung auf seine untere Kolbenfläche
angehoben wird. Dics2r Kolben ist mit seiner unteren Kolbenstange 30 an die Spindel
des zu steuernden Ventils 27 angeschlossen. Das Zurückbewegen des Ventils 27 auf
seinen Sitz wird durch eine Feder 31 bewerkstelligt, die innerhalb eines Aufsatzes
32 des Ventilgehäuses angeordnet ist. Ein Flüssigkeitspuffer 33 von bekannter Bauart
dämpft die Bewegungen des Kolbens 29, wenn das Ventil 27 seine Schließbewegung ausführt.
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Zu diesem Zwecke bleiben die Öffnungen 3.1 im Kopfteil des Puffers
während des Aufwärtshubes geöffnet und werden beim Abwärtshub geschlossen; im letzteren
Falle strömt die unterhalb des Puffers befindliche Flüssigkeit durch die Öffnungen
35 nach oben, deren Durchflußquerschnitt beim Heruntergehen des Kolbens 29 allmählich
verringert wird. Eine mit dem Behälter 24 in Verbindung stehende Leitung 36 sorgt
für das Vorhandensein eines Ölgefälles, so daß alle arbeitenden Teile unter allen
Umständen in einem Ölbad sich befinden.
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Bei der gezeigten Einrichtung erhält die Ölsäule in der Leitung 26
eine hin und her gehende Bewegung; in Abb. i ist jedoch mit unterbrochenen Linien
eine weitere Ausführung angedeutet, bei welcher das Öl dem Gehäuse 28 durch eine
weitere Leitung 37, die an den Raum 2 5 des Plungerzylinders 4 angeschlossen ist,
zugeführt und durch die Leitung 26 abgeführt wird. Die frühere hin und her gehende
Bewegung der Ölsäule in der Leitung 26 wird daher durch eine schrittweise, immer
in der gleichen Richtung erfolgende ersetzt, wobei der Vorteil erzielt wird, daß,
falls Luft in den Leitungen vorhanden sein sollte, diese schließlich in den Behälter
24 gelangt.
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In Abb. i ist das Pumpengehäuse als wagerechtes ausgeführt, es kann
aber auch geneigt oder senkrecht angeordnet werden.
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In der Ausführung nach Abb.2 ist der Plunger 4o hohl ausgebildet und
trägt ferner das Entlastungsventil 41. Der Kopf 43 der Ventilspindel 42 des Ventils
41 wird von einem Arm 44 eines bei 45 drehbar gelagerten `Vinkelhebels beeinflußt,
dessen anderer Arm 46 bei der Vorwärtsbewegung des Ventils an das freie Ende des
wie bei Abb. i vorgesehenen Armes 18 angelenkt ist, der wieder auf einer Welle i
g sitzt, welche mittels eines mit dem Regler in Verbindung stehenden Armes 21 gedreht
werden kann. Wenn das Ventil 41 mit dem Plunger nach- vorwärts bewegt wird, so wird
der Arm 46 durch das mit einer Rolle i 8'"versehene Ende des Armes 18 aufgehalten,
das Ventil wird nach abwärts gedrückt, wobei die Öffnungen 47 im Ventilgehäuse freigegeben
werden und dem Öl in dem hohlen Plunger 4o gestatten, in den Behälter 24 zurückzukehren.
Die Entlastung der Druckölsäule und mithin die Füllung werden durch die Winkelstellung
des Armes 18 bestimmt. Eine Feder 48 besorgt das Schließen des Entlastungsventils
41.
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Abb.3 zeigt eine Einrichtung, in welcher das Entlastungsventil die
Form einer Hülse 50 erhält, 'die auf dem hohlen Plunger 40 gleitet, doch normalerweise
an ihn durch eine Feder angedrückt wird und sich mit - ihm bewegt. Ein Ende dieser
Feder legt sich gegen einen zylindrischen Fortsatz der Ventilhülse an und das andere
preßt eine entsprechend gebogene Platte gegen die Außenfläche des hohlen Plungers
4o. Wenn die Hülse 5o mit ihrer vorderen Stirnseite mit der am Ende des Armes 18
vorgesehenen Rolle 18' - die Anordnung des Armes 18 ist wie in den früheren Abbildungen
- in Eingriff kommt, d. h. von dieser zurückgehalten wird, so gleitet sie in entgegengesetzter
Richtung auf dem Plunger und gibt hierbei die in dem letzteren vorgesehenen Öffnungen
52 frei, so daß der Hohlraum des Plungers mit dem Behälter 24 in Verbindung steht.
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Der Zeitpunkt der Entlastung wird daher in erster Linie von dem Regler
bestimmt der den Anschlagarm 18 einstellt.
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Bei der in Abb. 4 dargestellten. Ausführung ist' das Entlastungsventil
6o gleichfalls in der Form einer Hülse, die den Plunger 40 umgibt, ausgebildet,
doch ist sie als feststehend angeordnet anzusehen, mit Ausnahme ihrer Einstellung
durch den Regler. Beim Vorwärtshub des hohlen Plungers 40 gelangt schließlich dessen
Öffnung 61 an die rechte Stirnseite der Hülse 6o, so daß das Innere des Plungers
mit dem Behälter 24 in Verbindung steht. Der mit dem Regler verbundene Arm 18 ist
an einen Ring 62 angelenkt, der zwischen einem Bund 63 der Hülse 6o und einer ringförmigen
Schraubenmutter 64 gehalten wird.
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Die Ausführung nach Abb. 5 weicht von derjenigen nach Abb.4 nur darin
ab, daß der Plunger 40 in einem Stutzen 65 des Gehäuses 32 enthalten ist, so daß
die Leitungen für die Zufuhr und Ableitung des Öles für das Ventilgehäuse erübrigt
werden. Diese Einrichtung empfiehlt sich für den Fall, wo es erforderlich ist, das
Moment der bewegten Flüssigkeitssäule auf ein Minimum zu verringern.
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Diese Einrichtung zeigt ferner einen Stutzen 66 des Gehäuses 32, innerhalb
welchen ein Ventilkolben 67 eingesetzt ist, der mit einem Bund ausgestattet ist,
und vermittels einer Feder 68 mit diesem auf eine Sitzfläche gedrückt wird. Dieser
Kolben wird zurückgedrückt, wenn aus irgendeinem Grunde
ein übermäßig
hoher Druck entsteht. Diese Entlastung dämpft daher den von der Flüssigkeit auf
das Hauptventil ausgeübten Druck ab. Durch eine Leitung 69 wird das etwa auf die
Rückseite des Kolbens 67 gelangte Öl in das Ventilgehäuse und somit zu dem Behälter
24 zurückgeführt. Der Plunger wird durch ein auf der Hauptwelle der Maschine befestigtes
Exzenter 70 und Exzenterstange 7 i angetrieben; die Voreilung des Erzenters
ist bestimmt und sein Hub ist konstant. Bei der Einrichtung nach Abb.6 ist kein
Ventil für die Begrenzung des Zeitraumes vorhanden, während welchen das Maschinenventil
durch durch den von dem Plunger 8o bewirkten Druck offen gehalten wird. Hingegen
wird hier der Hub selbst des Plungers geändert, gemäß der Stellung eines Steines
81 in dem Schlitz eines gekrümmten, bei 83 drehbar gelagerten Hebels 82. Der Stein
81 ist durch eine durch Linie 84 angedeutete Stange an ein Exzenter angeschlossen,
dessen Umlaufkreis mit 85 bezeichnet ist. Die Einstellung des Steines in der Schlitzführung
kann entweder durch einen drehbar gelagerten, von Hand bewegten Hebel oder vermittels
eines Reglers erfolgen, wodurch die Stange 86 und der Plunger 8o einen verschieden
großen Hub erhalten können, wobei die Zeit des öffnens des Hauptventils unverändert
bleibt.
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In schnellaufenden Maschinen wird es wünschenswert sein, die ventillosen
Pumpen durch solche mit Saug- und Druckventilen zu ersetzen, in denen die Druckerhöhung
beim Beginn des Plungerhubes beginnt und nicht, wie in den gezeigten Ausführungen,
wenn ein Teil dieses Hubes bereits zurückgelegt ist. Durch diese Abänderung werden
die durch die Beschleunigung der Flüssigkeitssäule verursachten Stöße weiter verringert.
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Bei der Anordnung nach Abb. 7 ist ein Plunger 8o vorgesehen, der von
einem auf der Welle 92 befestigten Exzenter 9i angetrieben wird; diese Welle kann
eine angetriebene oder die Kurbelwelle selbst sein. Die vom Plunger go beförderte
Flüssigkeit wird durch die Leitung 93 gedrückt und wirkt auf einen zweiten Plunger
94, welcher das Öffnen des Hauptventils bewirkt.
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Ein im Hauptplungergehäuse vorgesehenes, gegen dessen Inneres sich
öffnendes Ventil 95, das andererseits mit einem Ölreservoir 96 in Verbindung steht,
sorgt für ein ständiges Füllen der Leitung 93.
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In dem Gehäuse des Plungers 94 ist ein Ventil 97 vorgesehen, das sich
öffnet, wenn der Kanal 98 durch den Plunger 94 bei dessen Hub freigegeben wird,
wodurch eine kleine Ölmenge und etwa in der Leitung 93 vorhandene Luftmenge durch
die Rohrleitung 99 in den Ölbehälter 96 gelangen können.
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Mit dem Plunger 94 ist durch eine Stange i o i ein zweiter Plunger
i oo verbunden, der in einer Hülse 102 des Gehäuses io3 gleitet, das die anzutreibende
Ventileinrichtung enthält. Ein durch eine Leitung 1o5 mit dem Ölbehälter io6 in
Verbindung stehendes Saugventil 1o4 sorgt für die vollständige Füllung mit Öl des
Raumes 107 des Gehäuses 103 während des Rückganges.des Plungers. Ein Entlastungsventil
io8 wird durch ein Glied iog gesteuert, das an einen Hebel iog angelenkt ist. Dieser
Hebel steht einerseits mit dem Plungergestänge in Verbindung, anderseits durch einen
Zapfen 17, hauptsächlich, wie hinsichtlich Abb. i beschrieben, mit einem
Doppelhebel, dessen anderer Arm an den Regler angelenkt ist. Der Zeitpunkt des Schließens
des Hauptventils i i o ist von der Winkelstellung des Hakens 17 abhängig.
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Zwischen dem Flansch i 12 der Hülse 102 und einem Bund i 13 auf der
Plungerstange ioi ist über letztere eine Feder i i i aufgesetzt. Diese Feder wird
beim Vorwärtshub der Plunger zusammengepreßt und veranlaßt die Zurückbewegung derselben
sowie der Ölsäule in der Leitung 93.